数字闹钟课程设计报告.docx
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数字闹钟课程设计报告
南航金城学院
数字电路实验课程设计报告
数字闹钟
第一部分设计任务
1.1设计任务
设计、制作一个带有校时功能、可定时起闹的数字闹钟。
1.2设计指标
1、有“时”、“分”十进制显示,“秒”使用分个位数码管上的DP点显示。
2、计时以24小时为周期。
(23:
59→00:
00)
3、具有校时电路,可进行分、时较对。
4、走时过程能按预设的定时时间(精确到小时)启动闹钟产生闹铃,闹铃响时约3s。
第二部分设计方案
2.1总体设计方案说明
系统组成:
秒信号发生器:
由LM555构成多谐振荡器
走时电路:
计数器和与非门组成
校时电路:
秒信号调节
闹钟电路:
跳线的方法由计数器、译码器、组合逻辑电路、单稳态电路组成
显示电路:
译码器数码管
模块结构与方框图
第三部分电路设计与器件选择
3.1秒信号发生器
3.1.1模块电路及参数计算
提供秒脉冲
取R1=1.5K,R2=2.4K
C=220uF
T≈1S
3.1.2工作原理和功能说明
3.1.3器件说明
1端GND地
2端TR低电平触发输入
3端UO输出
4端RD直接清0
5端CV电压控制,不用
时经0.01F电容
接地
6端TH高电平触发输入
7端D三极管集电极
8端VCC电源(4.5V~18V)
3.2走时电路设计
3.2.1模块电路及参数计算
包括秒计时器、分计时器、时计时器,每一部分由两片计数器级联构成。
(1).秒计时器:
十进制与六进制级联而成,由两片74LS163和与非门实现。
(2).分计时器:
同秒计时器。
(3).时计时器:
模24,计数显示00~23。
由两片74LS160和与非门实现。
3.2.2工作原理及功能说明
秒分计时器原理
时计数器原理
74LS160其清零方式通常称为“异步清零”,即只要清零端有效,不管有无时钟信号,输出端立即为0。
译码显示电路
用译码器74LS48对计数结果进行译码,译码后在共阴极数码管上显示。
3.2.3器件说明
3.3时间校对电路
3.3.1模块电路及参数计算
用555输出信号加至分,时计时器使其快速计数
3.3.2工作原理和功能说明
将所需要校对的时或分计数电路的脉冲输入端切换到秒信号,使用快脉冲计数,到达标准时间后再切换回正确的输入信号。
3.3器件说明
3.4闹钟电路设计
3.4.1模块电路及参数计算
3.4.2工作原理和功能说明
利用译码器将时计数器输出进行译码,在译码输出处通过跳线设置起闹点。
3.4.4器件说明
单稳态触发器:
输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态。
加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,经过一定时间以后,它又会自动返回原来的稳定状态。
74LS123内部包括两个独立的单稳态电路。
单稳输出脉冲的宽度,主要由外接的定时电阻(RT)和定时电容(CT)决定。
单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入信号。
第四部分整机电路
4.1整机电路图
见报告最后一页
4.2元件清单
第五部分安装调试与性能测量
5.1电路安装
我们在星期一拿到实验器件后并没有直接就开始动手连电路,我们的打算是星期一总体设计电子钟的布局,以及了解各个元件的功能,星期二针对电子钟的各个模块的功能进行电路的设计,包括走时电路,校时电路和闹钟电路,星期三搭连电路,星期四调试,星期五答辩。
在搭连电路的过程中我的合作者主要负责48和数码管的连接以及器件电源的连接,我主要负责走时电路以及闹钟电路的连接,星期三那下午连接完成,并进行初步的调试。
在连接电路的过程中遵循以下几个原则:
1、布局合理,元件布局合理规划,尽量做到用线最少
2、导线紧靠面包板
3、交叉线路尽可能少
5.2电路调试
5.2.1调试步骤及结果5.2.2故障分析及处理
1、面包板测试
我们是将面包板上的电源插孔的上面部分接高,下面部分接地,在用蜂鸣器调试的过程中,发现只有接到第二排的电源插孔时蜂鸣器不响,于是我们分析可能是面包板中间负极连接没有连好,我们换了一根导线重连后恢复正常。
2、数码管和48的测试
接通电源后发现只有一个数码管全部不亮,由于已经排除电源没电的可能,所以我们主要检查数码管和48本身,我们将48插紧后数码管亮了。
其中有一个数码管的亮度相较于其他三个明显偏暗,检查之后没有发现有任何的问题,我们估计可能是元件本身的问题,在实验室换了一个数码管后恢复正常,至此在48和数码管的调试结束。
3、时间计数电路的测试
采用校时电路调试的方法,将秒信号直接接到分电路上,显示确实是到59后归零并进位。
再将秒信号直接接到小时电路上显示到23时归零。
最后将时间调到23:
59分,用秒信号直接输出,等待一分钟后全部归零,至此时间计数电路的调试完成,没有发现任何的错误。
4、闹钟电路的测试
在检查之前的步骤中并没有连接蜂鸣器,因为每次连接都会发出声响,比较吵。
连接蜂鸣器后,在我们设定的12时时并没有发出声响,并且整个过程只有接通的瞬间才会发出声响,这让我们匪夷所思,我们先检查电路连接有没有错误,确认没有后验证元件有没有插紧,发现都没问题依然是同样的情况,我们请别组的同学帮我们看看,发现我们一个138的两个接地的拐角没有接地,接地后还是如此,我们就换了一个138试试,再测试问题解除。
(在调试的过程中因为蜂鸣器一直比较吵,所以我们在后面的调试过程中一直采用发光二级管代替蜂鸣器,直到问题解除
5、其他问题
当基本的问题都解决后,我们开始对整个电路做稍微的修改看看会有什么情况,我们将秒信号发生器那边的2.4千欧的并联一个小电阻后发现,信号频率变快,将220μF的电拆除后发现信号跳的飞快。
6、未解决的问题
如果将面包板的电源线直接接到电源上,并多次打开关闭电源,发现数码管一直显示从00:
00开始计数,并且蜂鸣器不响,如果是将电源一直打开使用面包板上的电源线一直触碰的话,数码管上就会以随机的数字出现,并且在接通的瞬间蜂鸣器会响。
还有就是用校时电路去校时时在接通或断开的瞬间,数字有时会乱跳。
第六部分课程设计总结
通过本次实验对输电知识有了更深入的了解,将其运用到了实际中来,明白了学习电子技术基础的意义,也达到了其培养的目的。
在实验中,我也遇到了很多挫折,不过我都和同伴一一克服了,大家齐心协力解决了问题,使我明白了和他人共同合作的重要性。
在以后的道路上我们也必须深刻认识到团队合作的精神,投入今后的发展之中。
成功就是在不断摸索中前进实现的,遇到问题我们不能灰心、烦躁,甚至放弃,而要静下心来仔细思考,分部检查,找出最终的原因进行改正,这样才会有进步,才会一步步向自己的目标靠近,才会取得自己所要追求的成功。
在课程设计过程中,收获知识,提高能力的同时,我也学到了很多人生的哲理,懂得怎么样去制定计划,怎么样去实现这个计划。
因此在以后的生活和学习的过程中,我一定会把课程设计的精神带到生活中,不畏艰难,勇往直前。